Darren Chen, Sr. Application Engineer, Diodes Incorporated
실리콘 카바이드(SiC) MOSFET은 우수한 스위칭 속도, 낮은 전도 손실, 고온 성능 덕분에 고효율 및 고전력 밀도 전력 변환 시스템에서 점점 더 많이 채택되는 추세이다.
그러나 SiC 소자의 빠른 전압 슬루 속도(dV/dt)는 특히 하프브리지 및 풀브리지 토폴로지에서 원치 않는 게이트 소스 전압(VGS) 스파이크가 스위칭 전이 중에 발생할 수 있는 게이트 드라이버 설계에 새로운 도전 과제를 던지고 있다.
밀러 결합으로 인한 잠재적 거짓 턴링을 억제하기 위해 음의 게이트 턴오프 전압이 사용된다. 그러나 네거티브 게이트 바이어스가 추가적인 전원 레일과 회로 부품을 필요로 하므로 시스템 복잡성, 비용, 신뢰성 문제가 늘어나고 있다.
그 결과, 설계자들은 0V 턴오프를 사용하면서 견고한 작동과 높은 효율을 유지하는 단순화된 게이트 드라이버 솔루션에 점점 더 관심을 갖게 된다.
이 글에서는 노트는 소자 기생 정전용량(Crss/Ciss), 게이트 드라이버 구성, 스위칭 토폴로지 등 VGS 스파이크 생성에 영향을 미치는 주요 요인을 분석하여 SiC MOSFET에 0V 게이트 턴오프 전략을 적용하는 타당성을 언급하고자 한다.
실험적 검증은 Diodes의 SiC MOSFET을 사용하여 고출력 LLC 공진 변환기 및 PFC 부스트 응용 분야에서 수행되었다.
그 결과 적절한 소자 선택과 회로 설계를 통해 0V 턴오프가 효율성을 저해하지 않으면서도 신뢰성 있는 작동이 가능했는데 이는 네거티브 게이트 바이어스 설계에 비해 원가를 절감하는 매력적인 대안임을 보여주는 사례이다.
상세 내용은 Simplified SiC MOSFET Gate Driver Designs Achieve High Efficiency With 0V Turn Off Application Note에 있다.
